Nghiên cứu chọn giống lúa chịu mặn tại đồng bằng sông Cửu Long bằng chỉ thị phân tử

• Tác giả: Nguyễn Trọng Phƣớc
• Người hướng dẫn: Nguyễn Thị Lang
• Trường học: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Ứng dụng chỉ thị phân tử để nghiên cứu chọn giống chống chịu mặn trên quần thể lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ nông nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• Danh mục từ viết tắt
• Nội dung bảng
• Nội dung hình
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết đề tài
• 2. Mục tiêu đề tài
• 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài
• 3.1. Ý nghĩa khoa học
• 3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 5. Tính mới của đề tài
• 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Tình hình xâm nhập mặn
• 1.1.1. Trên thế giới
• 1.1.2. Tình hình mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long
• 1.2. Tác hại của đất mặn đến cây lúa
• 1.2.1. Tác hại của đất mặn
• 1.2.2. Phân loại thực vật theo đặc trưng chịu mặn
• 1.3. Ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng của cây trồng
• 1.4. Ảnh hưởng của mặn đến năng suất cây trồng
• 1.5. Ảnh hưởng trong giai đoạn nảy mầm và đầu giai đoạn mạ trên cây lúa
• 1.6. Đặc tính chống chịu mặn của cây lúa
• 1.7. Các nghiên cứu liên quan tính chống chịu mặn trên cây lúa
• 1.7.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 1.7.2. Nghiên cứu trong nước
• 1.8. Các phương pháp chọn tạo giống
• 1.9. Phương pháp lai hồi giao trong chọn tạo giống lúa
• 1.9.1. Một số khái niệm trong phương pháp lai hồi giao
• 1.9.2. Ưu điểm của phương pháp lai hồi giao
• 1.9.3. Nhược điểm của phương pháp lai hồi giao
• 1.10. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa
• 1.10.1. Sơ lược về phương pháp chọn lọc bằng chỉ thị phân tử
• 1.10.2. Một số thành tựu của chỉ thị SSR trong chọn giống lúa
• 1.10.3. Chọn tạo giống bằng phương pháp lai hồi giao kết hợp với chỉ thị phân tử
• 1.10.4. Các giả thuyết mô hình MAS
• 1.10.5. Điều kiện để ứng dụng MAS
• 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Vật liệu nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Đánh giá vật liệu bố mẹ sử dụng trong nghiên cứu chọn tạo chịu mặn
• 2.4.2. Đánh giá hiệu quả chọn lọc tính trạng mục tiêu dựa trên các quần thể lai F1
• 2.4.3. Chọn tạo quần thể lai hồi giao phục vụ cho gen chống chịu mặn thấp thông qua MAS
• 2.4.4. Chọn lọc các quần thể hồi giao BCnF2 thông qua lập bản đồ GGT
• 2.4.5. Đánh giá kiểu hình và kiểu gen liên quan gen saltol trên quần thể con lai
• 2.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.6. Khảo nghiệm cơ bản
• 2.7. Khảo nghiệm và đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đa dạng nguồn gen cây lúa
• 3.2. Thanh lọc mặn (đo lường kiểu hình) giai đoạn mạ trên lúa mùa
• 3.3. Thanh lọc bộ giống lúa cao sản
• 3.4. Phân tích kiểu hình và đánh giá sự tương quan của các gen theo công thức và phần mềm IRRI Start
• 3.5. Tạo các quẩn thể hồi giao chuyển gen chống chịu mặn trên cây lúa
• 3.5.1. Tạo quẩn thể hồi giao
• 3.5.2. Tìm tính đa hình trên các giống lúa bố mẹ bằng chỉ thị phân tử
• 3.6. Chọn tạo quần thể lai hồi giao mang gen chịu mặn thông qua MAS
• 3.6.1. Kết quả lai tạo quần thể hồi giao tổ hợp lai OM1490 và Pokkali
• 3.6.2. Kết quả đánh giá các quần thể BC1 trên OM1490/ Pokkali //OM1490
• 3.6.3. Kết quả lai tạo quần thể hồi giao tổ hợp lai OMCS2000 và Pokkali
• 3.6.4. Kết quả lai tạo quần thể hồi giao tổ hợp lai OM6162 và Pokkali
• 3.6.5. Kết quả tạo cá thể hồi giao BC2 từ tổ hợp hồi giao OM 6162/ Pokkali// OM6162
• 3.7. Thanh lọc các dòng triển vọng ở hai mức độ mặn khác nhau ở giai đoạn mạ
• 3.7.1. Thanh lọc mặn trên quần thể lai hồi giao OM6162/Pokkali//OM6162
• 3.7.2. Quần thể BC3F1 được chọn và gieo cho tự thụ để có quần thể BC3F2
• 3.7.3. Thanh lọc mặn trên quẩn thể lai hồi giao OMCS2000/Pokkali//OMCS2000
• 3.7.4. Thanh lọc mặn trên quần thể lai hồi giao OM1490/Pokkali//OM1490
• 3.8. Đánh giá tính chống chịu mặn của các dòng thông qua đánh giá kết hợp kiểu gen và kiểu hình
• 3.9. Chọn lọc các quần thể hồi giao BC3F3 thông qua lập bản đồ GGT
• 3.9.1. Chọn lọc các cá thể BC3F3 của quần thể lai hồi giao OM6162/Pokkali//OM6162
• 3.9.2. Chọn lọc các cá thể BC3F3 của quần thể lai hồi giao OM6162/Pokkali//OM6162 trên nhiễm sắc thế số 8
• 3.9.3. Chọn lọc các cá thể BC3F3 của quần thể lai hồi giao OM1490/Pokkali//OM1490 trên quần thể số 1
• 3.9.4. Chọn lọc các cá thể BC3F3 của quần thể lai hồi giao OM1490/Pokkali//OM1490 trên nhiễm sắc thể số 8
• 3.9.5. Chọn lọc các cá thể BC3F3 của quần thể lai hồi giao OMCS2000/Pokkali//OMCS2000 trên nhiễm sắc thể số 1
• 3.9.6. Chọn lọc các cá thể BC3F3 của quần thể lai hồi giao OMCS2000/Pokkali//OMCS2000 trên nhiễm sắc thể số 8
• 3.10. Khảo nghiệm cơ bản
• 3.11. Khảo nghiệm vùng sinh thái các dòng lúa chọn lọc trong vụ Đông Xuân 2019- 2020
• 3.12. Đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường của các dòng lúa triển vọng dựa trên năng suất trong vụ Hè Thu 2019
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới, cung cấp nguồn năng lượng chính cho một nửa dân số toàn cầu. Đặc biệt, ở châu Á, hơn 90% sản lượng lúa được sản xuất và tiêu thụ. Biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn đang trở thành những thách thức lớn đối với sản xuất lúa, đặc biệt tại đồng bằng sông Cửu Long. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Lang và ctv (2016), hiện tượng El Nino đã gây ra hạn hán và xâm nhập mặn nghiêm trọng, ảnh hưởng đến cuộc sống của hàng triệu người và hàng trăm nghìn ha lúa. Việc cải tạo đất mặn bằng hóa chất và thủy lợi là tốn kém và khó thực hiện, do đó, nghiên cứu phát triển giống lúa chịu mặn bằng phương pháp chọn giống là cần thiết. Việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn rút ngắn thời gian nghiên cứu, nâng cao hiệu quả. Do đó, đề tài này được thực hiện nhằm tìm ra các giống lúa có khả năng chống chịu mặn, góp phần nâng cao năng suất lúa trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

II. Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là tuyển chọn và xác định vật liệu bố mẹ và dòng triển vọng bằng chỉ thị phân tử phục vụ cho cải tiến giống lúa chịu mặn. Cụ thể, đề tài hướng đến việc xác định kiểu gen và kiểu hình thích nghi với vùng bị xâm nhập mặn tại đồng bằng sông Cửu Long. Đặc biệt, việc xác định dòng con lai ưu việt trong quần thể hồi giao có khả năng chịu mặn ở giai đoạn mạ là một trong những mục tiêu quan trọng. Việc đạt được các mục tiêu này không chỉ giúp nâng cao năng suất lúa mà còn tạo ra các giống lúa mới có khả năng thích ứng tốt hơn với điều kiện môi trường khắc nghiệt. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc đảm bảo an ninh lương thực và phát triển bền vững cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Về mặt khoa học, việc xác định nguồn vật liệu di truyền mang các gen chống chịu mặn trong quá trình lai tạo sẽ góp phần làm phong phú thêm quỹ gen cho cây lúa. Việc khai thác hiệu quả chỉ thị phân tử để phát hiện gen đích chống chịu mặn trong quần thể con lai đang phân ly và ổn định dòng có thể mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu chọn giống. Về mặt thực tiễn, việc phát triển giống lúa chịu mặn sẽ giúp nông dân có thêm lựa chọn trong sản xuất, giảm thiểu thiệt hại do xâm nhập mặn, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Điều này không chỉ có lợi cho người nông dân mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của nền nông nghiệp Việt Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

IV. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài bao gồm việc đánh giá vật liệu bố mẹ sử dụng trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn. Các phương pháp như lai hồi giao kết hợp với chỉ thị phân tử sẽ được sử dụng để tạo ra các quần thể lai hồi giao phục vụ cho gen chống chịu mặn. Đánh giá hiệu quả chọn lọc tính trạng mục tiêu dựa trên các quần thể lai F1 sẽ được thực hiện để xác định các dòng lúa có khả năng chịu mặn tốt nhất. Phương pháp xử lý số liệu và khảo nghiệm cơ bản cũng sẽ được áp dụng để đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường, từ đó đưa ra các kết luận chính xác về khả năng chống chịu mặn của các dòng lúa được nghiên cứu.

V. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự đa dạng nguồn gen cây lúa và khả năng chịu mặn của các dòng lúa được khảo sát. Việc thanh lọc mặn giai đoạn mạ trên lúa mùa đã cho thấy những dòng lúa cao sản có khả năng chống chịu tốt. Phân tích kiểu hình và đánh giá sự tương quan của các gen theo công thức và phần mềm IRRI Start đã giúp xác định các quần thể hồi giao chuyển gen chống chịu mặn. Kết quả lai tạo quần thể hồi giao tổ hợp lai OM1490 và Pokkali cho thấy sự tiến bộ trong việc tạo ra các dòng lúa mới có khả năng chịu mặn tốt hơn. Những kết quả này không chỉ khẳng định tính khả thi của phương pháp nghiên cứu mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển giống lúa trong tương lai.